塑料成型工艺与模具设计教学改革研究

刘曼利，王 波，李增松

(滁州学院 机械与电气工程学院，安徽 滁州 239000)

随着塑料成型技术的飞速发展，我国对模具行业的发展以及模具专业的人才培养越发重视，塑料成型工艺与模具设计课程已被列为各高等院校模具专业的主干课程[1-2]。该课程内容涉及高分子材料、塑料成型工艺特性、塑料制品的结构工艺性、塑料成型原理与工艺特性和注射成型设备结构设计等多方面专业基础知识，具有较强的实践性，因此在教学过程中既要注重理论知识的培养，也要重视理论联系实际，提高学习者的设计能力和解决实际问题的能力，为后续课程设计、毕业设计及就业打下坚实基础。

1 优化教学内容

塑料成型工艺与模具设计课程内容较多，涉及面较广，在学习过程中需要用到模具制造工艺学、工程材料、机械制图、公差与配合等多门课程的相关知识。该课程具有很强的系统性和综合性，在教学过程中可利用这一特点合理优化教学内容，突出重点。课程内容大致可分为塑料及其成型基础知识、注射成型工艺与模具设计和其他成型模具设计三部分，如图1所示。

图1 课程内容划分图Fig.1 Map of course content division

研究发现，塑料注射成型采用最广泛，注射模具的应用已占据主导地位。因此，该课程教学重点将围绕注射模具设计进行展开，首先对注射成型所需材料——塑料进行简单概述，其次对注射成型工艺过程进行详细分析，最后系统地介绍注射模基本结构与注射机，以及注射模基本零部件设计方法。受课时所限，对于其他成型模具仅作简单介绍，鼓励学生灵活运用所学知识自主学习。

2 教学方式改革

2.1 多媒体辅助教学

针对本门课程二维结构图和原理图既多又复杂的特点[3]，教学过程中将大量采用动画、视频及实物等直观、生动、形象的方式来降低学生的理解难度[4]，激发其学习积极性，同时提高课堂教学效率。随着“互联网+”教育时代的到来，教师应与时俱进，合理采用多媒体进行教学，增强对学生的吸引力，如利用泛雅、雨课堂和慕课等平台创建和完善网络课程(见图2)，为学生提供优质教学资源，包括基本的教学课件、大纲和试题库，以及与课程内容相关的课外学习视频、文献资料、实体造型案列和学习网址等。通过人机交互的方式，实现学生课下也能随时查阅课件、做习题和观看视频，加深对所学内容的理解，拓展课外知识。

图2 超星网络课程Fig.2 Super star online course

2.2 案例式教学连首尾

本课程是一门实践性很强的课程。教学过程中除了采用板书、多媒体和动画等教学方式外，新增了工程案例分析。教师通过对课程内容进行模块划分，并结合不同模块精选出符合教学要求的实际案例，由浅入深地把课本知识融入到具体案例设计中，组织学生围绕案例中的相关问题进行分析、设计，鼓励学生主动思考有关问题，并通过查阅资料努力解决问题。教师负责对所有问题进行总结、归纳，对重点知识进行提炼，保证知识的系统性和完整性。例如，在塑料基础知识模块设置如下案例：某公司欲设计生产一塑料水壶，要求环保无毒，可以倒入100℃热水不变形，冷藏在零下20℃不开裂，符合家用要求。针对该案例，教师可通过以下几点去引导学生：A.作为家用且直接接触饮用水的器具，应是无毒材料。B.注入100℃热水时不变形，该材料一定要耐高温，且温度需大于100℃。C.零下20℃不开裂，即材料需有一定韧性，不能过硬。通过以上设计分析，使学生在实际应用过程中掌握了相关材料的性能，并了解了应结合产品设计要求和材料特性进行选材。对于注射成型工艺与模具设计模块，将引入综合性设计案例(如确定给定尺寸和材料的方盒塑料件成型模具)，并将案例穿插在整个教学过程中，使学生在完成对应章节的理论学习后，围绕该案例进行分析与设计，并最终获得一套完整的塑料模具设计过程。通过这一过程使学生领悟了注射模设计的工艺流程，如图3所示。

图3 注射模设计流程图Fig.3 Injection mold design process

实验是整个教学环节中不可或缺的重要组成部分[5]。为了克服理论教学环节中存在的实践和创新等方面的不足，将利用实验来验证理论设计结果，即在课程相关内容即将结束时，结合学生的个人兴趣及综合能力，向学生下发任务，组织学生以2～3人为一组，综合运用所学理论知识对具体问题进行初步分析、设计，结合实验环节对设计内容进行检验和完善，并将最终设计结果作为实验考核的主要依据，以此锻炼学生的设计能力和综合解决实际问题的能力，实现理论知识向工程设计的过渡。

3 合理构建考核制度

为促进教学改革，督促学生自主学习，将根据学生对案例的分析情况、讨论积极性、网络资源的学习情况、视频和网址的访问量等进行评分，实验教学环节主要考察学生的实际操作和综合设计能力，并将以上两项与期末考试成绩相结合，综合衡量学生对知识的掌握和应用情况。

4 结语

通过合理采用多媒体和网络教学资源，以及在教学过程中增加案例分析、综合设计等环节，激发了学生的学习兴趣，活跃了课堂气氛，促进师生间的交流和互动，增强了学生的自主学习能力和团队合作能力。通过理论实践的有机结合，切实提高了学生的实际应用能力。